场离子显微术(Field Ion Microscopy,FIM) 是于1951 年由Muller 所发明，其前身乃场发射显微术(Field EmissionMicroscopy,FEM)。FEM在1936 年被发明。

FIM 是于1951 年由Muller 所发明，其前身乃场发射显微术(Field Emission Microscopy,FEM)。FEM在1936 年被发明，Müller 为了观察此种场电子的角分布图像，于是将针尖状的发射体（emitter）置于玻璃制球形真空腔中心作为阴极，发射体对面玻璃壁上镀上一层透明的导体物质，其上再覆以磷光剂作为阳极。当一个大负电压加在针上时，由于尖端效应，针尖上产生很强的负电场，电子便能被发射出来。结果发现，发射出来的场电子沿径向（表面电场方向）飞行，撞击荧光幕后所产生的亮点可显现尖点表面结构图像。

1951年，穆勒将前面所述的场电子显微镜之二极反接，隐约中见到解像力较好的模糊影像。后来他再充入10-3torr（1torr=1mm水银柱高的气压）的氢气于真空腔中，发现当正电场达2×108V/cm∼3×108V/cm 时，磷光幕上呈现原子解像力的结构图像。这也是人类第一次肉眼观察到原子的影像，于是引起许多实验者极大的兴趣。后来才了解这是由于发生场游离（field ionization）所形成的现象。

FIM 即是利用将高正电压加在针尖上，产生很强的正电场，藉此来游离氦或氖原子，被游离出来的正离子因为正电场而被加速射向屏幕，因而得到影像。

FIM有两个限制：

1.它只适用在某些能制成针的金属；

2.需在真空中及液态氮或液态氦的低温下操作。

相较之下，SPM 的限制就少很多。

场离子显微镜是最早达到原子分辨率，也就是最早能看得到原子尺度的显微镜。只是要用FIM看像，样品得先处理成针状，针的末端曲率半径约在200-1000埃。工作时首先将容器抽到1.33×10-6Pa的真空度，然后通入压力约1.33×10-1Pa的成像气体例如惰性气体氦。在样品加上足够高的电压时，气体原子发生极化和电离，荧光屏上即可显示尖端表层原子的清晰图像，图象中每一个亮点都是单个原子的像。